DE20116362U1 - Heizkessel für festen Brennstoff, insbesondere Pellets - Google Patents

Description

COMPACT Heiz- und Energiesysteme GesmbH
Gmunden, Österreich

Heizkessel für festen Brennstoff, insbesondere für Pellets

Die Erfindung bezieht sich auf Heizkessel für festen Brennstoff, insbesondere für Pellets, mit einem sich in einen Brennraum öffnenden, über einen Schneckenförderer beschickbaren Brenner, der eine an eine Primärluftzufuhr angeschlossen Brennstoffaufnahme bildet, und mit einer oberhalb der Brennstoffaufnahme angeordneten Leiteinrichtung für eine Sekundärluftzufuhr.

Bekannte Heizkessel dieser Art (AT 402 850 B) sind mit einem topfartigen Brenner ausgerüstet, dem der Brennstoff über eine Förderschnecke umfangseitig zugeführt wird. Innerhalb des durch den Brennertopf gebildeten Steigschachtes wird der Brennstoff durch den nachgeförderten Brennstoff nach oben gedrückt und bildet im Bereich der Topföffnung einen Glutstock. Die anfallende Asche wird über den Topfrand des Brenners in einen unterhalb des Brenners vorgesehenen Ascheraum abgeschieden. Die Primärluft für die Verbrennung wird durch den Brennertopf zugeführt. Zusätzlich kann auf den Brennertopf ein sich nach oben erweiternder, ringförmiger Aufsatz aufgesteckt werden, der doppelwandig ausgebildet ist und im erweiterten Bereich Durchtrittsöffnungen für die Sekundärluft aufweist, mit deren Hilfe ein vollständiger Ausbrand der nach oben in den Brennraum aufsteigenden Rauchgase erreicht werden soll. Nachteilig bei diesen bekannten Heizkesseln ist, daß wegen der Brennstoffanhäufung im Brennertopf nach dem Abschalten die Gefahr von Schwelbränden auftritt und daß keine Möglichkeit besteht, zusätzlichen festen Brennstoff zu verfeuern, sei es während oder außerhalb des Brennerbetriebes. Außerdem kann eine Verkokungsgefahr nicht ausgeschlossen werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Heizkessel der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß nicht nur zusätzlicher Brennstoff mit einer guten Wärmeausnützung außerhalb des Brenners verfeuert werden kann, sondern auch vorteilhafte Ausbrandbedingungen sichergestellt werden können, die eine niedrige Schadstoffemission mit sich bringen und eine Verkokungsgefahr ausschließen. Außerdem soll nach dem Abschalten ein Schwelbrand weitgehend vermieden werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Brenner ein Gehäuse mit von der Brennstoffaufnahme aufragenden Seitenwänden, einer die beiden Seitenwände verbindenden Decke und einer Rückwand aufweist, in der der Schneckenförderer mündet, daß in der Decke und in einem oberen Abschnitt der Seitenwände Durchtrittsöffnungen für die Sekundärluft vorgesehen sind und daß im Bereich der der Rückwand gegenüberliegenden, in den Brennraum mündenden offenen Stirnseite des Gehäuses unterhalb der Brennstoffaufnahme ein den Brennraum von einem Ascheraum trennender Rost an den Brenner anschließt.

Da gemäß den vorgeschlagenen Maßnahmen der Brennstoff durch die Rückwand des Brennergehäuses in den Brenner gefördert und durch den jeweils über den Schneckenförderer nachgeförderten Brennstoff entlang der Brennstoffaufnahme gegen die der Rückwand gegenüberliegende offene Stirnseite des Gehäuses verschoben wird, befindet sich im Bereich der Brennstoffaufnahme nur eine beschränkte Brennstoffmenge, die außerdem unmittelbar an der Verbrennung teilnimmt, so daß beim Abschalten des Brenners die Gefahr eines Schwelbrandes weitgehend ausgeschlossen werden kann. Die Verbrennung des Brennstoffes während der Brennstofförderung gegen die offene Stirnseite des Brennergehäuses stellt vorteilhafte Ausbrandbedingungen sicher, zumal die Sekundärluft von oben über die Decke und einen oberen Abschnitt der Seitenwände mit der Wirkung gegen die entstehenden Rauchgase geblasen werden kann, daß nicht nur eine innige Vermischung der Rauchgase mit der Sekundärluft erreicht wird, sondern auch eine ausgeprägte Rauchgasströmung gegen die offene Stirnseite des Brennergehäuses entsteht. Diese seitlich in den Brennraum

ausströmende Gasströmung bedingt eine vorteilhafte Wärmebeaufschlägung der dem Brenner gegenüberliegenden Kesselwand, was vorteilhafte Voraussetzungen für einen guten Wärmeübergang auf das Kesselwasser über die gesamte Brennraumhöhe schafft. Dazu kommt, daß unterhalb des Brenners an die offene Stirnseite des Brennergehäuses ein Rost vorgesehen werden kann, der den Brennraum von einem Ascheraum trennt und zusätzlichen Brennstoff, insbesondere Stückholz, aufnehmen kann. Diese Verfeuerung von zusätzlichem Brennstoff kann gleichzeitig mit dem Brennerbetrieb oder außerhalb des Brennerbetriebes erfolgen. In beiden Fällen werden vorteilhafte Abbrandbedingungen für den zusätzlichen Brennstoff geschaffen, weil der Abbrand des zusätzlichen Brennstoffes nicht durch die Brenneranordnung behindert wird. Die sowohl im Bereich des Brenners als auch durch das zusätzliche Verbrennen von Brennstoff anfallende Asche kann über den gemeinsamen Ascheraum gesammelt und ausgetragen werden.

Um eine für den Ausbrand ausreichende Verweilzeit des Brennstoffes im Brenner zu sorgen und ein entsprechendes Anstauen des vom Schneckenförderer zugeförderten Brennstoffes im Bereich der Brennstoffaufnahme zu sichern, kann der die Brennstoffaufnahme bildende Boden des Gehäuses von der Rückwand zur offenen Stirnseite hin ansteigen.

Weist der die Brennstoffaufnahme bildende Boden des Gehäuses Luftdurchtrittsöffnungen in Form von ausgestanzten, gegen die offene Stirnseite vorstehenden Bodenlappen auf, die um eine hintere Querachse aus der Bodenfläche um ein höchstens der Dicke des Bodens entsprechendes Maß ausgebogen sind, so ergeben sich trotz der Luftdurchtrittsöffnungen im Boden für die Primärluftzufuhr günstige Förderbedingungen für den Brennstoff entlang des Bodens. Die aufgrund ihrer Ausbiegung aus der Bodenfläche in Förderrichtung des Brennstoffes ansteigenden Bodenlappen erleichtern die Brennstofförderung über die Luftdurchtrittsöffnungen hinweg, die sich ja im Anschluß an das ausgebogene Ende der Bodenlappen im Boden ergeben. Da die Bodenlappen jedoch höchstens um die Dicke des Bodens aus der Bodenfläche ausgebogen sind, bleibt der Strömungsquerschnitt der Luftdurchtrittsöffnungen auf den Stanzspalt um die

Bgdenlappen beschränkt. Die in Förderrichtung ansteigenden Bodenlappen unterstützen außerdem eine gewünschte Anhäufung des Brennstoffes im Bereich der Brennstoffaufnahme.

Damit trotz der Brennstoffanstauung eine störungsfreie Brennstofförderung entlang der Brennstoffaufnahme sichergestellt werden kann, kann der Boden mit einem unteren Abschnitt der Seitenwände des Gehäuses einen sich gegen die offene Stirnseite des Gehäuses erweiternden Trog für die Brennstoffaufnahme ergeben. Durch diese sich in Förderrichtung erweiternde Trogausbildung der Brennstoffaufnahme ist eine die Brennstoffweiterförderung behindernde Brükkenbildung des Brennstoffes zwischen den Seitenwänden des Gehäuses ausgeschlossen. Über die unteren Abschnitte der Seitenwände kann zusätzlich Primärluft dem Brennstoff zugeführt werden, wobei sich schlitzartige Durchtrittsöffnungen in den Seitenwänden empfehlen.

Damit die entlang der Brennstoffaufnahme von der Rückwand des Gehäuses bis zur offenen Stirnseite zunehmende Gasmenge berücksichtigt werden kann, kann sich die Gehäusehöhe zwischen Decke und Boden zumindest abschnittsweise gegen die freie Stirnseite des Gehäuses hin vergrößern. Durch diese Ausbildung des Gehäuses mit gegen die offene Stirnseite zunehmender Höhe können in einfacher Weise vorteilhafte Strömungsgeschwindigkeiten eingehalten werden, um gute Ausbrandbedingungen gewährleisten zu können. Hiefür empfiehlt sich auch eine voneinander getrennte Steuerung der Primär- und Sekundärluftzufuhr. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse in zwei voneinander getrennten Bereichen doppelwandig ausgebildet sein, so daß über den einen Doppelwandbereich die Primärluft und über den anderen Doppelwandbereich die Sekundärluft dem Brenner zugeführt und in die durch das Brennergehäuse gebildete Brennerkammer eingeblasen werden können.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Heizkessel für festen Brennstoff, insbesondere Pellets, ausschnittsweise in einem Längsschnitt durch den Brenner,

Fig. 2 den Brenner in einem Schnitt parallel zur Brennstoffaufnahme in einem größeren Maßstab,

Fig. 3 den Brenner in einem Schnitt nach der Linie Ill-Ill der Fig. 2 und
Fig. 4 den Brenner in einem Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, bildet der ohne äußere Wärmeisolierung dargestellte Heizkessel 1 zwischen Kesselwänden 2 einen Brennraum 3, der durch einen Rost 4 von einem unteren Ascheraum 5 mit einer Aschelade 6 getrennt ist. Eine der Kesselwände 2, die zur Aufnahme eines Wassermantels 7 doppelwandig ausgebildet sind, ist mit einer Durchführung 8 für einen Brenner 9 versehen, dessen Gehäuse 10 eine sich seitlich gegen den Brennraum 3 öffnende Brennkammer 11 bildet, in die ein Schneckenförderer 12 für die Beschickung des Brenners 9 mit Pellets mündet. Für die Primär- und Sekundärluftzufuhr ist je ein Gebläse 13 vorgesehen, von denen in der Fig. 1 lediglich das für die Sekundärluft eingezeichnet ist. Über eine übliche Zündeinrichtung 14 kann der in den Brenner 9 geförderte Brennstoff gezündet werden.

Die Ausbildung des Brenners 9 ist in den Fig. 2 bis 4 näher veranschaulicht. Das Gehäuse 10 bildet eine Rückwand 15 mit einem Durchtritt 16 für den Schneckenförderer 12, von dem der zugeförderte Brennstoff in eine Brennstoffaufnahme 17 gelangt, die durch einen Boden 18 und untere Abschnitte 19 von Seitenwänden 20 gebildet wird, deren obere Abschnitte 21 über eine Decke 22 miteinander verbunden sind, die von der Rückwand 15 gegen die gegenüberliegende offene Stirnseite 23 des Gehäuses 9 hin zumindest abschnittsweise ansteigt, so daß sich die Gehäusehöhe zwischen dem Boden 18 und der Decke 22 ebenfalls abschnittsweise vergrößert, wie dies der Fig. 4 entnommen werden kann. Die unteren Abschnitte 19 der Seitenwände 20 bilden mit dem Boden 18 einen sich gegen die offene Stirnseite 23 erweiternden Trog für die Brennstoffaufnahme 17, die mit Durchtrittsöffnungen 24 und 25 für die Primärluftzufuhr versehen ist, die über den Zwischenraum 26 des doppelwandigen Gehäuses 9 erfolgt. Während die Durchtrittsöffnungen 25 im Bereich der unteren Abschnitte 19 der Seitenwände 20 schlitzförmig ausgebildet sind, werden die Luftdurchtrittsöffnungen 24 durch ausgestanzte Bodenlappen 27 gebildet, die gegen die offene Stirnseite 23 hin vorra-

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gen und um eine hintere Querachse aufgebogen sind, so daß sie in Förderriqhtung des Brennstoffes ansteigen und den Brennstoff über die Luftdurchtrittsöffnungen 24 hinwegführen. Der Strömungsquerschnitt der Luftdurchtrittsöffnungen 24 bleibt dabei auf den Stanzspalt beschränkt, weil die Bodenlappen 27 höchstens um die Dicke des Bodens 8 ausgebogen sind, wie dies die Fig. 4 veranschaulicht.

Die Sekundärluft wird über Luftdurchtrittsöffnungen 28 und 29 im Bereich der Decke 22 und der oberen Abschnitte 21 der Seitenwände 20 zugeführt, und zwar aus einem gegenüber dem Zwischenraum 26 gesonderten Zwischenraum 30 des doppelwandigen Gehäuses 9. Der über den Schneckenförderer 12 in den Brenner 9 geförderte Brennstoff wird entlang der trogförmigen Brennstoffaufnahme 9 durch die Brennkammer 11 zur offenen Stirnseite 23 gefördert, wobei während dieser Förderung durch den jeweils nachgeförderten Brennstoff der Ausbrand erfolgt. Aufgrund der Sekundärluftzufuhr von oben wird eine Rauchgasströmung mit einer ausgeprägten Horizontalkomponente erreicht, die den seitlichen Austritt der Rauchgase in den Brennraum 3 unterstützt, so daß die Rauchgase erst oberhalb des Rostes 4 nach oben umgelenkt werden. Die Rauchgase von allenfalls zusätzlich auf dem Rost 4 verbrannten Brennstoffen mischt sich mit dem Rauchgasstrom aus dem Brenner 9, so daß eine weitgehend voneinander unabhängige Feuerung über den Brenner 9 bzw. den Rost 4 möglich wird, für den eine gesonderte Primärluftzufuhr vorgesehen sein kann.

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Claims (7)

1. Heizkessel für festen Brennstoff, insbesondere für Pellets, mit einem sich in einen Brennraum öffnenden, über einen Schneckenförderer beschickbaren Brenner, der eine an eine Primärluftzufuhr angeschlossen Brennstoffaufnahme bildet, und mit einer oberhalb der Brennstoffaufnahme angeordneten Leiteinrichtung für eine Sekundärluftzufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (9) ein Gehäuse (10) mit von der Brennstoffaufnahme (17) aufragenden Seitenwänden (20), einer die beiden Seitenwände (20) verbindenden Decke (22) und einer Rückwand (15) aufweist, in der der Schneckenförderer (20) mündet, daß in der Decke (22) und in einem oberen Abschnitt (21) der Seitenwände (20) Durchtrittsöffnungen (28, 29) für die Sekundärluft vorgesehen sind und daß im Bereich der der Rückwand (15) gegenüberliegenden, in den Brennraum mündenden offenen Stirnseite (23) des Gehäuses (10) unterhalb der Brennstoffaufnahme (17) ein den Brennraum (3) von einem Ascheraum (5) trennender Rost (4) an den Brenner (9) anschließt.

2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Brennstoffaufnahme (17) bildende Boden (18) des Gehäuses (10) von der Rückwand (15) zur offenen Stirnseite (23) ansteigt.

3. Heizkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Brennstoffaufnahme (17) bildende Boden (18) des Gehäuses (10) Luftdurchtrittsöffnungen (24) in Form von ausgestanzten, gegen die offene Stirnseite (23) vorstehenden Bodenlappen (27) aufweist, die um eine hintere Querachse aus der Bodenfläche um ein höchstens der Dicke des Bodens (18) entsprechendes Maß ausgebogen sind.

4. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (18) mit einem unteren Abschnitt (19) der Seitenwände (20) des Gehäuses (10) einen sich gegen die offene Stirnseite (23) des Gehäuses (10) erweiternden Trog für die Brennstoffaufnahme (17) ergibt.

5. Heizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Abschnitte (19) der Seitenwände (20) mit vorzugsweise schlitzartigen Durchtrittsöffnungen (25) für die Primärluftzufuhr versehen sind.

6. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gehäusehöhe zwischen Decke (22) und Boden (18) zumindest abschnittsweise gegen die freie Stirnseite (23) des Gehäuses (10) vergrößert.

7. Heizkessel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) zur Primär- und Sekundärluftführung in zwei voneinander getrennten Bereichen doppelwandig ausgebildet ist.